Foto-initieret ladningsadskillelse i nanobiohybridkompleks

I naturlige systemer, elektronstrøm medieres af proteiner, der rumligt organiserer donor- og acceptormolekyler med stor præcision. At opnå dette guidede, retningsbestemt informationsstrøm er en ønskværdig funktion i fotovoltaiske medier. Forskere i Nanobio Interfaces Group ved Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, har designet selvsamlede peptidmaterialer, der organiserer flere elektroniske komponenter, der er i stand til at udføre foto-induceret ladningsadskillelse.

Dette er det første eksempel på et komplekst peptid, der er samlet fra simple startprækursorer for at give en organiseret, og funktionel, farvefølsomt halvledende materiale. Peptider, der selv samles til fibre, giver et stillads til at binde en Zn metalloporphyrin (ZnP) og til at mineralisere titaniumoxid (TiO) ₂ ). Ladningsseparation induceret ved excitation af ZnP blev medieret af peptidsamlingsstrukturen. Graden af ​​ladningsadskillelse kan udsøgt kontrolleres gennem variationer i peptidsekvensen.

To peptider, c16-AHL3K3-CO2H og c16-AHL3K9-CO2H, samles selv til fibre og giver et stillads, der er i stand til at binde en metalloporphyrin via histidin aksial ligering og mineralisere TiO ₂ på den lysinrige overflade af de resulterende fibrøse strukturer. Elektronparamagnetiske resonansundersøgelser af dette selvsamlede materiale under kontinuerlig lysexcitation viser ladningsseparation induceret af excitation af metalloporphyrin og medieret af peptidsamlingsstrukturen. Denne tilgang til farvefølsomme halvledende materialer tilbyder et middel til rumlig at kontrollere farvestofmolekylet i forhold til det halvledende materiale gennem omhyggelig, strategisk peptiddesign. Dette er det første eksempel på et komplekst peptidmateriale, der er samlet fra simple startprækursorer for at give en organiseret, og funktionel, farvefølsomt halvledende materiale.